手持機(jī)與CORS連接測(cè)量精度探討

王佩賢，孟靈飛，鄭 濤

（遼寧工程技術(shù)大學(xué)測(cè)繪與地理科學(xué)學(xué)院，遼寧阜新 123000）

一、引 言

隨著GPS技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。它具有常規(guī)測(cè)量技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，給傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)帶來(lái)了意義深遠(yuǎn)的變革。在工程建設(shè)領(lǐng)域，RTK測(cè)量技術(shù)應(yīng)用較為成熟。而靈巧、便攜的手持 GPS由于精度只能達(dá)到亞米級(jí)水平，與CORS站連接的測(cè)量精度也只能達(dá)到分米級(jí)水平，因而局限了其使用范圍。隨著手持機(jī)測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展，實(shí)時(shí)定位精度達(dá)10 cm的手持機(jī)已經(jīng)出現(xiàn)在測(cè)量市場(chǎng)，但還沒(méi)有被廣泛應(yīng)用于工程測(cè)量中。本文結(jié)合遼寧省阜新市土地整理項(xiàng)目，通過(guò)具體試驗(yàn)來(lái)分析該技術(shù)的測(cè)量精度與可靠性，并為日后工程建設(shè)提出建議。

二、手持機(jī)性能與CORS理論

Geo XH2008手持機(jī)（如圖1所示）是天寶公司推出的一款在外業(yè)可以獲得10 cm或亞分米級(jí)定位精度的GPS接收機(jī)。Geo XH手持機(jī)基于實(shí)時(shí)HStar技術(shù)，可以直接接收和解算RTK改正數(shù)據(jù)，進(jìn)行載波相位差分定位；可以利用內(nèi)置的WLAN技術(shù)，安全地連接到相關(guān)部門(mén)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)；也可以借助于內(nèi)置藍(lán)牙技術(shù)，通過(guò)與具有藍(lán)牙功能的手機(jī)連接，進(jìn)而通過(guò)Internet技術(shù)連接到VRS網(wǎng)絡(luò)，獲取實(shí)時(shí)差分定位數(shù)據(jù)。其差分改正后精度（HRMS）見(jiàn)表1。

Geo XH2008手持機(jī)提供了多種數(shù)據(jù)通信方式，針對(duì)不同差分源及通信鏈路進(jìn)行的通信方式對(duì)比見(jiàn)表2。

圖1 Geo XH2008手持機(jī)圖形

表1 差分改正后精度指標(biāo)

CORS系統(tǒng)即在區(qū)域范圍內(nèi)，建立若干個(gè)由連續(xù)運(yùn)行參考站、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)控制中心等組成的局域網(wǎng)絡(luò)。連續(xù)運(yùn)行參考站綜合應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行定位、數(shù)據(jù)控制中心與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)差分改正解算。并同時(shí)給不同需求、不同類(lèi)型、不同層次的用戶(hù)自動(dòng)地提供準(zhǔn)確的不同類(lèi)型的GPS觀測(cè)值（包括偽距觀測(cè)，載波相位觀測(cè)），各種改正數(shù)、狀態(tài)信息和其他有關(guān)GPS服務(wù)項(xiàng)目的系統(tǒng)。為用戶(hù)提供高精度空間定位服務(wù)和多元化信息服務(wù)［1］。

表2 不同差分源及通信方式對(duì)比

三、手持機(jī)與CORS連接操作流程

由于手持GPS測(cè)量結(jié)果屬于WGS-84坐標(biāo)系，因此首先要獲取七參數(shù)法將其改為地方坐標(biāo)系。此方式還需要具有藍(lán)牙通信技術(shù)并且能夠使用WAP功能上網(wǎng)的手機(jī)一部，主要用于數(shù)據(jù)鏈傳輸。具體操作流程如下:

1）將Geo XH2008手持機(jī)利用藍(lán)牙通信技術(shù)與手機(jī)連接，由于手機(jī)具有無(wú)線上網(wǎng)功能，因此Geo XH2008手持機(jī)與手機(jī)連接后即與互聯(lián)網(wǎng)連接。

2）運(yùn)行Terrasync軟件，設(shè)置事先定義好并輸入到手持機(jī)里的坐標(biāo)系，再打開(kāi)實(shí)時(shí)設(shè)置對(duì)話框，選擇外部源和等待實(shí)時(shí)狀態(tài)，在外部實(shí)時(shí)設(shè)置對(duì)話框中輸入所要連接的CORS站IP地址和相應(yīng)端口號(hào)。

3）在Terrasync軟件設(shè)置頁(yè)面，將外部源類(lèi)型設(shè)置為VRS模式。

4）創(chuàng)建數(shù)據(jù)采集文件，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

5）外業(yè)數(shù)據(jù)采集結(jié)束，用GPS Pathfinder導(dǎo)出（在導(dǎo)出之前應(yīng)當(dāng)先退出Terrasync數(shù)據(jù)采集軟件）采集的數(shù)據(jù)，在后處理軟件中進(jìn)行相應(yīng)的編輯。

四、試驗(yàn)分析

本次試驗(yàn)結(jié)合土地整理項(xiàng)目，對(duì)遼寧省阜新市某地塊界址點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，用于手持機(jī)測(cè)量結(jié)果檢核。具體研究方案為:首先，試驗(yàn)之前，應(yīng)該對(duì)儀器本身的系統(tǒng)測(cè)量穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè)。采用對(duì)相同點(diǎn)進(jìn)行多時(shí)段的重復(fù)觀測(cè)方法，對(duì)Geo XH2008手持機(jī)可靠性檢測(cè)。通過(guò)儀器內(nèi)符合穩(wěn)定性來(lái)研究?jī)x器穩(wěn)定性［3］。經(jīng)檢測(cè)，本次試驗(yàn)所采用的儀器穩(wěn)定性良好。其次，由當(dāng)?shù)貒?guó)土局提供（或求?。?zhǔn)確轉(zhuǎn)換七參數(shù)后，按照上述方法進(jìn)行手持機(jī)與當(dāng)?shù)谻ORS系統(tǒng)連接。采用VRS測(cè)量技術(shù)對(duì)界址點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量。為了避免人為誤差出現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集時(shí)采用天線對(duì)中桿進(jìn)行嚴(yán)格對(duì)中。然后，利用全站儀進(jìn)行界址點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)采集，并認(rèn)為測(cè)量結(jié)果近似真實(shí)值。最后，對(duì)兩次同名點(diǎn)得測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算相對(duì)于全站儀測(cè)量值得點(diǎn)位誤差和測(cè)量中誤差。具體數(shù)據(jù)處理見(jiàn)表3。

圖2 實(shí)時(shí)差分改正采集數(shù)據(jù)流程圖

表3 兩次測(cè)量結(jié)果與點(diǎn)位誤差 m

從表3中可以看出，界址點(diǎn)的最大點(diǎn)位誤差為0.134 m，最小點(diǎn)位誤差為0.083 m，平均點(diǎn)位誤差為0.103 m。按下式計(jì)算手持機(jī)測(cè)量值相對(duì)于全站儀測(cè)量值的中誤差［2］

五、結(jié) 論

1）Geo XH2008手持機(jī)基于革命性的實(shí)時(shí)HStar技術(shù)，能直接接收和結(jié)算RTK改正數(shù)據(jù)，差分定位精度可以提升到高達(dá)10 cm。較以往手持機(jī)采用偽距差分的RTD分米級(jí)作業(yè)模式，在GIS數(shù)據(jù)采集以及一定的工程測(cè)量中更具有優(yōu)勢(shì)。

2）通過(guò)GPRS方式進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)，大大減少了數(shù)據(jù)質(zhì)量衰減。但也受移動(dòng)電話信號(hào)強(qiáng)弱影響。較電臺(tái)傳輸數(shù)據(jù)模式，使用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)性、便攜性等優(yōu)點(diǎn)，更適合測(cè)量人工作要求。

3）相比于傳統(tǒng)RTK，對(duì)地物測(cè)量時(shí)減少了繪制草圖的工作量，提高了工作效率。但是由于手持機(jī)數(shù)據(jù)采集時(shí)，容易引起人為誤差，故而工作人員應(yīng)該加強(qiáng)測(cè)量技術(shù)，必要時(shí)應(yīng)加以天線對(duì)中桿。

4）在不具有參考站網(wǎng)的地區(qū)，可以自設(shè)基站進(jìn)行差分測(cè)量。只要求解參數(shù)正確，采用Zephyr天線在短基線內(nèi)（＜30 km）差分后測(cè)量精度可以達(dá)到10 cm。

5）對(duì)于電力勘測(cè)、管線測(cè)量、GIS數(shù)據(jù)采集以及一定精度的測(cè)圖工作中，實(shí)時(shí)定位高達(dá)10 cm精度的手持機(jī)是最佳選擇。

［1］ 黃俊華，陳文森.連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用［M］.北京:科學(xué)出版社，2009:90-91.

［2］ 陶本藻.測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析［M］.北京:測(cè)繪出版社，1992:124-125.

［3］ 王曉明.手持GPS儀器定位穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性分析［J］.西部探礦工程，2010（2）:116-121.

［4］ 程新文，程性義.手持式GPS定位精度研究［J］.測(cè)繪通報(bào)，2004（9）:20-22.

［5］ 謝宏全，周立，馬遷，等.天寶GEO XT數(shù)據(jù)采集模式及精度研究［J］.測(cè)繪工程，2008（4）:1-3.

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